O.R.弗里什(Otto.R.Frisch)系英国皇家学会会员,获得不列颠帝国勋章的英国军官,在1947~1972年任英国剑桥大学自然哲学杰克逊教授,现为荣誉教授。他是一位著名的物理学家,于1939年和利斯·迈特纳(Lise Meitner)一起,对"核裂变"现象作出第一个确切的定义和解释。"核裂变"这个名词就是他确定的。他在世界各地做过研究工作,其中有柏林、哥本哈根、牛津、洛斯阿拉莫斯、哈威尔和剑桥,在原子物理学和核物理学方面有许多著作。
大约十五年前,"为什么"是一个有魔力的名词,常常是男小孩用来和他爸爸谈话的口头语。
"爸爸,为什么太阳在西方落下?"
"因为我们把太阳落下的那边叫西方。"
"但是它为什么要落下呢?"
"这不是真正的落下,这是地球在环绕它转动。"
"为什么呢?"
"因为没有摩擦力使它停止。"
"为什么......"
当我们说"为什么"时,究竟是什么意思呢?我们总是希望有一个回答,但这是什么一种回答呢?
"琼斯为什么摔断了腿?"
"因为他的胫骨撞在路边石上了"外科医生说。
"因为有个蠢人丢了一块香蕉皮"琼斯夫人说。
"因为他走路时从来不注意向哪里走"一位同事说。
"因为他下意识地想着一个假日"--位精神病学者说。
对于任何一件事,总有几种为什么会发生这个问题的回答。(讲得更玄妙些,可读叔本华《土中生根四倍多》一文)。但当我们问为什么这些事是这样的,那我们对于各种回答有不同的看法。要科学家接受"因为上帝是这样安排的"这样的回答,那是行不通的。但另外一种回答可能没有多大差异,例如问"为什么有智能生物?"回答是"因为不然的话,就没有人提那个问题了",却被看成是合理的回答。通常有许多"为什么"都用这种方式回答的。
让我们提另外一个问题。为什么我汽车引擎里的火花塞在规定的瞬间点燃气缸里的混合气体?这里有两种回答:
(1)因为凸轮轴正好在这一瞬间引起火花;
(2)因为这一瞬间发生的火花,给引擎高效率。
回答(1)正是物理学家希望的,而物理学家可能会再问:那末为什么把凸轮轴制造成在这一瞬间产生火花呢?这就是(2)需要回答的问题。这里引出了一个新的角色:有聪明才智和有目的的设计者(设计出一台高效的汽车引擎)。
这里,目的论的解释[也就是回答(2)],当然是比较有说服力的(那种神话式人物、那种纯粹科学家除外)。问"约翰为什么奔跑?"回答说"想赶上公共汽车"也就可以了;如果回答是"因为他的大脑对他的腿部肌肉发出相应的指令"虽然这一回答基本上是正确的,但会被看成在愚弄人。
两个世纪以前,物理学定律往往用目的论语言表述,这样就可以说明,一些定律是为了某种神圣的目的设置的。例如,根据光的波动理论表明,-束通过折射介质(比如望远镜)的光将沿着要求最小时间的路径传播;但折射的基本定律也可以不借助于那个过于吝啬的原理推导,而进一步,允许光线等效地沿着要求不是最小而是最大的时间的路径传播(至少与所有邻近的路径相比)。
今天,这些最小(或最大)的原理,只不过被认为是更基本的定律,象折射定律的当然(有时还是有用的)结果,为了怎么样的神圣目的而使光以最快(有时最慢)方式进行传播,这一点总是含糊不清的。目的论的解释今天已不能接受,它不属物理学范畴。
生物学就不一样,没有人会怀疑动物的各种特征都有一定的目的:爪子用来撕杀,腿用于行走,翅膀用于飞翔。但这是不是神圣的目的呢?这场大争论尚未停止,但大多数科学家赞同用自然选择来解释这些目的性设计的现象,虽然其中有些是很难想象的,例如人的眼睛(且不谈人的大脑)那样奇妙的器官,难道仅是由于自然选择的压力发展起来的吗?
人工选择的力量,对任何一个植物或动物的培育者来讲是十分清楚的。当然,自然选择不受培育者的指导,而自然选择的作用经历了亿万年和不计其数的亿万个个体,它的那种使物种更适应于生存的力量是不可抗拒的。从出土的马的骨骼可知,经过几百万代演化,从原来兔子那样大小的动物,发展成今天这样强壮的赛跑能手,而它们的祖先仅是免于被别的跑得更快的肉食动物追捕的动物。自然选择直到今天还在进行:属于同一种族的两种变种飞蛾,深色的那种在多烟的城市里占优势,因为易于躲藏,而它浅色的堂兄弟却在桦树林里占多数,它们在那里易于栖身。
对于人的眼睛,无论它怎样处于原始阶段,都是一个有用的感光器官。至于眼睛,任何灵敏度、分辨率和灵活性的改进都是由于自然选择的力量所促成的。但是羽毛是怎样的呢?即使是一个微小的可能发生的突变,使爬行动物的后代变成用羽毛来代替鳞甲,但是如果没有肌肉使羽毛抖动,再生出-个脑袋来控制这些羽毛,那又有什么好处呢?关于这一点我们只能猜想。这里提一下电鳗。早期电鳗的发电器官决不能当作武器使用,但它是怎样发展到现在这种程度的呢?这曾是一个迷惑不解的问题。现在我们有答案了:即使是一个微弱的发电器官也有助于在混浊水中导航,它逐渐照它应该的那样发展,从雷达发展到死光。
有许多进化过程我们至今还不了解,但我毫不怀疑,自然选择为目的论的回答提供了依据。
最后,回到物理学上来,提出-个看来没有答案的问题,为什么一个特定的镭原子核在特定的时刻裂变?当原子核理论还处在年轻时期,曾被提出了一个根据它们的复杂性作出的答案:一个a粒子,只有当其他所有粒子处于特殊位置时才能逸出,这正象一局轮盘赌中,不大可能连续出现二十个零一样;即使位置每秒钟变化1020次,也需几年才会出现这么一次。这一理论已被抛弃,因为已经有了同样长的寿命但简单得多的原子核。
概率论开始于一种赌博的理论。"女神幸运"难以捉摸是由于我们不知道正确掷骰子的方法。如果我们知道了正确的方法,那我们就能预测出结果来。的确,我们必须知道如何掷骰子,并且也要了解怎样才能使骰子落下时落下的-面精确得象我们所希望的那样。这在"理论上"应该是可能的。
这种从赌窟中粗劣地开始的概率论强有力地发展着,一直到它占领了物理学的大部分领域。例如,可观察的气体的行为可用气体分子的无数次不规则碰撞来说明。正象赌场或保险公司计算赢利的可能性一样,没有必要推测个别分子的行为。如果预测一个给定的分子一秒钟以后将在何处,理论上仍然是可能的;但是要这样做,我们必须精确地了解其他无数分子的位置和速度。但要把它们记下来,不用说数字本身,就是只记小数的数目,也是一个人一辈子也做不完的!
心中有这么一个底,那就可以比较容易地接受量子论用几率概念而不用未知来论证了。今天,大多数物理学家相信,即使在理论上也不可能预测一个给定的放射性原子核在何时崩裂。确实,只有少数几个性质(例如-种给定类型的受激原子发出的光波长),量子论允许我们计算出它的精确值;在绝大多数其它情况下,我们只能得到某一特定事件在一个给定时间发生的几率。
把几率的概念作为-种物理属性(例如一个不稳定的原子物理属性)对有些人来说看来是不受欢迎的,而对不可抗拒的规律的概念,即使从来没有做这方面的具体工作,也不会失去它的吸引力。爱因斯坦觉得这是基本的,他说:"上帝不和世界掷骰子。"原子事件表面上的无规则性会不会是较小的还未了解的实体活动的结果? 1827年,植物学家罗伯特·布朗(Robert Brown)用显微镜观察到液体中小粒子(花粉微粒等)的随机运动,后来才了解,这是由于无数个分子碰撞的结果,而在1827年,分子的存在仅是一种推测。也许在以后四十年左右的时间里,我们将类似地会解释原子的无规则行为。
这些实体,在未经公认的"隐变数"的称号下,一直在被探索着,但它们至今还是隐藏着。一旦它们从隐藏中解脱出来,那就可能实现原子粒子的行为"在理论上"可预测的幻想。另一方面,它们也许可能预测到新的和意想不到的物理现象,这将是令人兴奋的。我对它不抱多大希望,但我也不能预言未来。
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